一种连接孔图形光罩缺点的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种连接孔图形光罩缺点的检测方法，通过设计连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构，并应用“三步法”进行光罩缺点确认，第一步在第一光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆上实现准光罩缺点的甄别，第二步通过在第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆上进行定点观察，实现准光罩缺点的可重复性确认，第三步通过对确认有准光罩缺点的第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆，在连接孔填充平坦化后进行缺陷观察，实现光罩缺点的最终确认。对连接孔光罩缺点，应用本发明专利技术无论信号强弱均能有效地检测出来，为光罩缺点修复和光刻工艺窗口的优化提供了数据指标，并能够排除工艺本身存在的潜在问题，为先进工艺产品研发缩短了时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造工艺领域，更具体地，涉及一种连接孔图形光罩缺点的检测方法。
技术介绍
随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸按比例缩小，半导体工艺也越来越复杂，在28nm产品研发过程中，光罩缺点(weakpoint)成为产品通线的最大阻碍。传统的光罩缺点检测方法一般有以下两种：第一种，通过OPC(光学临近修正)计算找出光罩缺点。第二种，是通过对光刻能量/焦距矩阵晶圆进行缺陷检测，并进一步通过SEM(扫描电镜)观察确认光罩缺点。在上述第一种光罩缺点检测方法中，由于光罩复杂性的提升，使得通过OPC也无法计算出所有类型的光罩上的缺点。而应用上述第二种光罩缺点检测方法时，虽然在其他图形层可以比较有效地将光罩缺点检测出来，但是针对孔洞图形层、比如连接孔等，此种方法却存在较大弊端。这是因为在连接孔和沟槽图形形成后，连接孔的图形变化信号较微弱，往往被沟槽信号所干扰，因而无法准确甄别光罩缺点。因此，上述两种光罩缺点检测方法均存在明显不足，需要专利技术一种能够更加有效地检测出连接孔光罩上缺点的方法，为产品研发提供帮助。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种连接孔图形光罩缺点的检测方法，能够更加有效地检测出连接孔光罩上的缺点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种连接孔图形光罩缺点的检测方法，包括以下步骤：步骤S01：设计一连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构，所述连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构以常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构为设计基础，所述常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构包括依次形成于晶圆衬底上的氮掺杂碳层、低k介质层、连接孔刻蚀阻挡层、沟槽刻蚀阻挡层、顶层氧化物层、光阻层，所述连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构去除了所述常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构中的沟槽刻蚀阻挡层；步骤S02：提供一具有连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构的第一光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆，其以连接孔光刻工艺窗口的最外围条件作为能量/焦距矩阵的起始条件，以一定步阶进行扩展，并在其能量/焦距矩阵中设置第一监控组，其以连接孔光刻工艺窗口的若干外围条件作为其能量/焦距条件进行组合；在进行连接孔刻蚀、并省略沟槽图形形成工艺后，进行第一连接孔缺陷检测，记录位于第一监控组内的第一准光罩缺点坐标；步骤S03：提供一具有连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构的第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆，其以工艺窗口的基准条件作为能量/焦距矩阵的起始条件，以一定步阶进行扩展，并在其能量/焦距矩阵中设置与第一监控组位置相同、能量/焦距条件一一对应的第二监控组；在进行连接孔刻蚀、并省略沟槽图形形成工艺后，进行第二连接孔缺陷检测，根据所述第一准光罩缺点坐标，定点观察位于第二监控组内的相同位置是否存在与第一准光罩缺点一致的第二准光罩缺点；步骤S04：将存在第二准光罩缺点的所述第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆流片到连接孔填充平坦化工艺步骤之后，对其进行第三连接孔缺陷检测，以判断第二准光罩缺点是否为真正的连接孔图形光罩缺点。优选地，在所述第一、第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆上形成连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构时，对晶圆衬底上各层次按比例进行减薄处理。优选地，所述第一光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆的能量/焦距矩阵中，其基准条件两侧的两个最外围条件以基准条件为中心向内侧以一定步阶对称扩展，所述第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆的能量/焦距矩阵中，其以基准条件为中心向两侧外围条件方向以一定步阶对称扩展，所述第一、第二监控组分别位于所述第一、第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆的能量/焦距矩阵的一个中心轴的两侧。优选地，所述能量/焦距矩阵中，沿监控组所在中心轴的另一相对中心轴，设有基准条件组。优选地，利用一扫描电镜，以亮场扫描模式进行第一、第二连接孔缺陷检测。优选地，利用一扫描电镜，以电压衬度扫描模式进行第三连接孔缺陷检测。优选地，在利用扫描电镜进行连接孔缺陷检测时，进一步利用透射电镜进行分析，以判断第二准光罩缺点是否为真正的连接孔图形光罩缺点。优选地，所述连接孔刻蚀阻挡层为氧化物硬掩模层。优选地，所述沟槽刻蚀阻挡层为金属硬掩膜层。优选地，所述低k介质层为多层结构。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过设计连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构，将常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构中的沟槽刻蚀阻挡层去除，并省略沟槽图形形成工艺，从而可最大限度地模拟常规晶圆流片条件，并且在检测连接孔图形变化时，没有沟槽图形信号的干扰，可以有效增强连接孔缺陷信号；通过缺陷检测在第一光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆上实现准光罩缺点的甄别，并通过第一、第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆上相同位置设立的监控组，在第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆上进行定点观察，实现准光罩缺点的可重复性确认，通过对确认有准光罩缺点的第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆，在连接孔填充平坦化后进行缺陷观察，实现光罩缺点的最终确认。对连接孔光罩缺点，应用本专利技术无论信号强弱均能有效地检测出来，为光罩缺点修复和光刻工艺窗口的优化提供了数据指标，并能够排除工艺本身存在的潜在问题，为先进工艺产品研发缩短了时间。附图说明图1是本专利技术一实施例的一种连接孔图形光罩缺点的检测方法流程图；图2a-图2b是一种常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构与本专利技术的连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构对比图；图3a-图3b是一种常规连接孔刻蚀工艺后图形结构与本专利技术的连接孔唯独刻蚀工艺后图形结构对比显微照片；图4a-图4b是本专利技术一实施例的第一、第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆对比图；图5a-图5d是本专利技术一实施例的第一光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆上产生连接孔缺陷时的状态变化显微照片；图6a-图6b是本专利技术一实施例中作为第一、第二准光罩缺点的连接孔缺失在第一、第二监控组相同位置上的表现显微照片；图7a-图7d是本专利技术一实施例的第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆在填铜平坦化工艺后进行检测时，因连接孔缩小导致的刻蚀不足缺陷所产生的电压衬度影像变化对比图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本专利技术一实施例的一种连接孔图形光罩缺点的检测方法流程图。如图1所示，本专利技术的一种连接孔图形光罩缺点的检测方法，包括以下步骤：步骤S1：设计连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构。本专利技术所指的连接孔唯独刻蚀(ViaEtchOnly)工艺中，仅包括形成连接孔图形的有关工艺，而省略了形成沟槽图形的有关工艺。本专利技术的连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构以常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构为基础进行设计。请参阅图2a-图2b，图2a-图2b是一种常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构与本专利技术的连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构对比图。如图2a所示，其显示常规后段工艺金属薄膜(沟槽刻蚀阻挡层)沉积示意图(以28nm逻辑产品为例，下同)，常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构包括依次形成于晶圆衬底10上的氮掺杂碳层(N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接孔图形光罩缺点的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：设计一连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构，所述连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构以常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构为设计基础，所述常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构包括依次形成于晶圆衬底上的氮掺杂碳层、低k介质层、连接孔刻蚀阻挡层、沟槽刻蚀阻挡层、顶层氧化物层、光阻层，所述连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构去除了所述常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构中的沟槽刻蚀阻挡层；步骤S02：提供一具有连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构的第一光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆，其以连接孔光刻工艺窗口的最外围条件作为能量/焦距矩阵的起始条件，以一定步阶进行扩展，并在其能量/焦距矩阵中设置第一监控组，其以连接孔光刻工艺窗口的若干外围条件作为其能量/焦距条件进行组合；在进行连接孔刻蚀、并省略沟槽图形形成工艺后，进行第一连接孔缺陷检测，记录位于第一监控组内的第一准光罩缺点坐标；步骤S03：提供一具有连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构的第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆，其以工艺窗口的基准条件作为能量/焦距矩阵的起始条件，以一定步阶进行扩展，并在其能量/焦距矩阵中设置与第一监控组位置相同、能量/焦距条件一一对应的第二监控组；在进行连接孔刻蚀、并省略沟槽图形形成工艺后，进行第二连接孔缺陷检测，根据所述第一准光罩缺点坐标，定点观察位于第二监控组内的相同位置是否存在与第一准光罩缺点一致的第二准光罩缺点；步骤S04：将存在第二准光罩缺点的所述第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆流片到连接孔填充平坦化工艺步骤之后，对其进行第三连接孔缺陷检测，以判断第二准光罩缺点是否为真正的连接孔图形光罩缺点。...

【技术特征摘要】
1.一种连接孔图形光罩缺点的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：设计一连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构，所述连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构以常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构为设计基础，所述常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构包括依次形成于晶圆衬底上的氮掺杂碳层、低k介质层、连接孔刻蚀阻挡层、沟槽刻蚀阻挡层、顶层氧化物层、光阻层，所述连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构去除了所述常规连接孔/沟槽总刻蚀工艺的薄膜结构中的沟槽刻蚀阻挡层；步骤S02：提供一具有连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构的第一光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆，其以连接孔光刻工艺窗口的最外围条件作为能量/焦距矩阵的起始条件，以一定步阶进行扩展，并在其能量/焦距矩阵中设置第一监控组，其以连接孔光刻工艺窗口的若干外围条件作为其能量/焦距条件进行组合；在进行连接孔刻蚀、并省略沟槽图形形成工艺后，进行第一连接孔缺陷检测，记录位于第一监控组内的第一准光罩缺点坐标；步骤S03：提供一具有连接孔唯独刻蚀工艺的薄膜结构的第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆，其以工艺窗口的基准条件作为能量/焦距矩阵的起始条件，以一定步阶进行扩展，并在其能量/焦距矩阵中设置与第一监控组位置相同、能量/焦距条件一一对应的第二监控组；在进行连接孔刻蚀、并省略沟槽图形形成工艺后，进行第二连接孔缺陷检测，根据所述第一准光罩缺点坐标，定点观察位于第二监控组内的相同位置是否存在与第一准光罩缺点一致的第二准光罩缺点；步骤S04：将存在第二准光罩缺点的所述第二光刻工艺能量/焦距矩阵晶圆流片到连接孔填充平坦化工艺步骤之后，对其进行第三连接孔缺陷检测，以判断第二准光罩缺点是否为真正的连接孔图形光罩缺点。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：范荣伟，袁增艺，陈宏璘，龙吟，顾晓芳，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31